JPH08505983A - 自動的な実装部品の解体分離装置並びに方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電子部品（１２、１４、１６）が実装されているプリント配線板（１）を自動的に解体分離するための装置に、プリント配線板（１）を照射するための照明装置と、光センサと、画像処理装置と、前記部品（１２、１４）を取り除くための種々の装置（１１、１３）とを具備しかつ前記画像処理装置を、前記光センサ（４）から供給される出力信号からそれが前記部品（１２、１４）の輪郭の座標および有利には型名も検出しかつ前記部品（１２、１４）を取り除くための装置（１１、１３）を制御するように構成することが提案される。択一的に、前記部品（１２、１４）の輪郭は赤外線によって検出される。さらに、この装置を使用した基板（１）の実装部品の解体分離方法が提案される。

Description

【発明の詳細な説明】 自動的な実装部品の解体分離装置並びに方法 本発明は、電子部品が実装されたプリント配線板を自動的に解体分離する２つ の装置並びにこの種の装置を使用した方法に関する。 欠陥のあるプリント配線板または古くなった機器から形成されている実装され たプリント配線板から廃棄物を処理するために今日通例の方法は、投棄および焼 却である。しかし大部分の危険物質および価値ある物質のために、この方法は解 体にとって特別重要になっている。それ故に、プリント配線板上に存在する部品 を再利用可能な、価値のある部品と、特別廃棄物に定められた部品とに分けると 有利である。基板から手動で実装品を取り除くことは作業コストが高いために非 経済的であり、一方部品を自動的に解体分離する装置はこれまで公知でない。 例えば、雑誌Surface Mount Technology，第８版、１９９２年、第６３頁、中 欄および右欄には、電子屑は再利用すべきでなく、物質的に、すなわち熱的また は化学的に処理しなければならないことが述べられている。 このことから出発して本発明は、電子部品が実装されているプリント配線板を 自動的に解体分離しかつま だ利用可能な部品を回収するという問題に基づいている。 以下に、２つの択一的な解決法が提案され、そのうち１つは光によって動作し かつ１つの赤外線によって動作する。 本発明によればこの課題は、プリント配線板を照射するための照明装置と、光 センサと、画像処理装置と、部品を抽出除去するための装置とを備え、前記画像 処理装置は、それが、光センサによって供給される出力信号から、部品の輪郭の 座標および例えば型名を検出しかつ前記部品を抽出除去するための装置を制御す るように、構成されていることによって解決される。 本発明の基本思想は、装置を、電子部品が実装されているプリント配線板を第 １の作業ステップにおいて照明しかつ光センサによって捕捉検出するように構成 することである。照明は有利には、画像処理を簡単にしかつエラーを回避するた めに、無反射にかつはっきりしたコントラストで行われる。センサの出力信号は 、画像処理装置に供給され、画像処理装置は、部品の輪郭の座標および有利には 型名も検出しかつ、装置を用いて基板から部品を取り除く次の作業ステップを制 御する。画素毎に行われる画像処理のフェーズでは、光センサによって供給され る画像を特別なアルゴリズムを改善しかつ観察された対象物を出来るだけ良好に 近似する領域に分割するために、高性能の計算機システ ムが要求される。特徴抽出のフェーズにおいて、部品を分類しかつ可能な場合に は、データバンクとの比較によって識別するために、部品の特徴的な特性が検出 される。部品は、その縁の輪郭経過、そこから求めることができる幾何学的な寸 法、その配色および／またはその銘板がデータバンクにおける対応するきおくデ ータと比較されかつこれにより識別される。画像処理装置は、個々の部品を基板 から除去することができる、部品を取り除くための装置を制御する。有利にはま ず、環境に重要な、すなわち特別廃棄物として処理すべきである部品および経済 的に価値のある、再利用可能な部品のみが個別に取り除かれる。どの部品を取り 除くべきであるかを決定するアルゴリズムは、環境条件（例えば法的な基準）の 起こり得る変更に基づいて何時でもプログラム技術的な介入操作によって現実に 適った状態にしなければならない。 本発明によって得られる利点は殊に、再利用可能な物質および有害物質を含ん でいる、特別廃棄物に指定されている部品が、基板からコストの面で有利に自動 的に除去されるという点にある。再利用可能な部品はさらにもう一度利用するこ とができ、一方特別廃棄物に定められている部品はその他の部品とは別個に焼却 するかまたは投棄することができ、その際特別廃棄物に当たる部品の数は大幅に 低減される。プリント配線板も、リサイクルに対する前提条件である、部品の完 全な除去後、シュレッダーにかけられた後に、再利用可能である。 輝度のコントラストが僅かな場合にも、部品の輪郭を一義的に識別することに よってエラーを防止するために、特別には、照明装置が、プリント配線板の平面 に対して近似的に直交し、プリント配線板に点状のビームを発生し、かつレンズ を、それがプリント配線板から反射されたビームを、有利には僅かな間隔をおい て照明装置の隣に固定されている、ラインセンサである光センサに結像するよう に取付け、センサの軸線を、反射される光ビームに対して近似的に直交しており かつ鏡面反射角度において形成された平面内に配置しかつプリント配線板を、光 センサおよび照明装置に対して相対的に、プリント配線板が２次元で順次走査さ れるように面平行にシフトしおよび／または光ビームを、プリント配線板が２次 元で順次走査されるように偏向することが提案される。 この実施例の基本思想は、プリント配線板の表面を２次元的に順次走査しかつ 所により存在する部品の高さを点状の三角測量の原理に従って決定する点にある 。照明装置は、プリント配線板に対して近似的に直交しており、点状にそれに衝 突する光ビームを供給し、衝突した光ビームは反射法則に従って１次的に鏡面反 射角度（すなわち入射角および反射角は等しい）において反射される。それ故に 、入射角は通例、プリント配 線板の表面に対して正確には直交していない状態で配向されている。反射光はレ ンズを通って光学的なラインセンサに結像され、このラインセンサの軸線（すな わち局所分解的に捕捉検出される方向）は反射される光ビームに対して近似的に 直交しておりかつ鏡面反射角度によって形成される平面に配置されている。反射 される光ビームの方向は、照明装置と表面との間の距離に依存している。その理 由は、この方向は比較的距離が大きい場合には面平行な別の経路もとるからであ る。したがって、極めて大きな強さによってその都度照明される、ラインセンサ の位置は、照明装置とセンサとの間の距離に対する直接的な尺度でありかつ画像 処理装置により所によっては存在する部品の高さに関する情報として用いられる 。センサは小型化する理由から有利には、僅かな間隔をおいて照明装置の隣に取 り付けられている。これにより生じる、プリント配線板の表面に対してほぼ直交 する入射および反射角度の別の優先方位では、部品の縁における光路の中断によ って生じる不都合な測定エラーが大幅に低減される。プリント配線板は、光セン サおよび照明装置に対して相対的である面平行なシフトによっておよび／または 例えば移動する鏡によって実現することができる、光ビームの偏向によって順次 走査され、その結果画像処理装置において結果としてプリント配線板の３次元の 画像が得られる。２つの優先方位により大事なことに、 部品の輪郭が３次元の捕捉検出に基づいて正確に識別され、その結果部品を取り 除くための装置による誤条件が画像処理装置によって発生することはない。 さらに、次のようにすれば、エラーの発生確率は低減される。すなわち、前記 照明装置は、プリント配線板の平面に対して近似的に直交し、該プリント配線板 上にライン状の光ビームを発生し、かつレンズが、該レンズが、プリント配線板 から反射されるラインを有利には前記照明装置の隣に固定されている、平面セン サである光センサにおいて結像するように、固定されており、かつプリント配線 板は、面平行で、光ビームのラインに対して直交に、前記光センサおよび前記照 明装置に対して相対的に、シフトされかつ順次走査される。 この実施例の要点は次の点にある。すなわち、平面センサを用いて同時に、１ 次元的に照明されるプリント配線板表面の高さ方向のプロフィールを捕捉検出す るために、点状の光ビームに代わってライン状の光ビームが使用される。照明装 置によって発生される、プリント配線板に出来るだけ垂直に入射する、ライン状 の光ビームは反射されて、レンズを通って通例鏡面反射角度に配置されている、 光平面センサにおいて結像される。請求項２の思想と類似して、画像処理装置は 、ラインに対して直交する方向における最高の強さの位置に基づいて測定点の高 さを検出する。平面センサは、 ライン状の高ビームによって照明されるすべての点を同時に検出するので、プリ ント配線板は、面平行な、ラインに対して直交する方向においてのみ順次、分割 的に走査され、すなわち光センサおよび照明装置に対して相対的にシフトされる 。この択一的実施例においても、光センサは構造状の理由から、有利には照明装 置の隣に固定されている。プリント配線板表面のエラー少ない、３次元検出の他 に主に、プリント配線板の捕捉検出に必要な時間間隔が著しく低減され、したが って経済性が改善されるという利点がある。 殊に、照明装置が、プリント配線板の平面に対して近似的に直交し、相互に平 行である複数のストライプ状の光ビームをプリント配線板上に発生し、かつレン ズが、該レンズが、プリント配線板から反射されるストライプを、平面センサで ありかつ有利には僅かな間隔をおいて前記照明装置の隣に配置されている光セン サにおいて結像するように、取り付けられているようにすれば、画像処理装置の 検出信頼性を高めることができる。 この思想は、相互に平行な測定線を同時にプリント配線板の表面に投射しかつ 同様に平面センサによって同時に評価する点にある。照明装置によって発生され る、ストライプ状のビームは同様に、近似的に垂直な角度でプリント配線板の表 面に衝突し、反射されかつレンズを通って通常は鏡面反射角度に取り付けられて いる平面センサ上に結像される。照明装置と反射面との間の距離は、平面センサ のその都度最も明るく照明された点の、ストライプに対して直交する方向におけ る位置によって表される。しかし平面センサは、請求項３の思想とは異なって、 １つのラインではなくて、複数のラインを同時に検出するので、その結果プリン ト配線板の順次走査を省略することができる。プリント配線板に対する光ビーム の入射角および反射角は有利には（取り除くべき部品の高さに依存して）、スト ライプに対して垂直である方向におけるシフトをストライプ間の間隔より小さく なるようにして、干渉が生じないように選択される。表面センサは、同様に有利 には、照明装置の近傍に取り付けられている。この場合の利点は主に、プリント 配線板全体が同時に１つの画像処理装置によって検出され、その結果このために 必要な時間が大幅に短縮されかつ実装部品の解体分離が一層安価に可能になると いう点にある。 詳細を検出するために十分である、個々の微細なストライプパターンの投射の 際に個々のラインを基板状のそれぞれの点に対応させることは難しいことがわか っているので、本発明の有利な実施例において、照明装置が、順次連続するライ ンを異なった数および／または幅において発生することが提案されている。個々 の投射ラインは、画像処理装置によって、周知の、定義されている明−暗シーケ ンスに基づいて識別される。 詳しくは、ｎ個の異なったストライプパターンにより、２ⁿ個の投射ラインを区 別することが可能である。 ラインの、個々の高さプロフィールに対する比較的簡単な対応に基づいて、照 明装置が、順次連続するラインを、その都度２倍の数および半分の幅において形 成することが望ましい。択一的に、ラインの幅を２倍にしかつその数を半減する ことも勿論可能である。 照明装置として、十分明るい、強力で、市販されているレーザおよび殊にはレ ーザダイオードが有利である。ライン状の光ビームの実現のために場合により必 要な、レーザビームの拡幅は、円柱レンズまたは旋回ミラーを用いて難なく可能 である。 殊に、部品の、ｘ線に対する吸収特性を部品の識別検出のために利用するため に、照明装置は、プリント配線板の平面に対して有利には直交して延在するｘ線 を放射しかつ光センサは、プリント配線板の、照明装置とは反対の側に配置する ことができる。まず第１に金属は、照明装置から放射される、プリント配線板に 対して直交する方向に到来するＸ線を弱めるので、光センサによって、プリント 配線板の、照明装置とは対向する側の面において捕捉検出される画像は、透過し た金属の厚さに相応する。ｘ線に対して平行に配向されている、部品の接続脚部 は、所属のはんだ付け点と関連して容易に検出可能である。例えば金属ケーシン グ、冷却体、金属コンデンサのような別の金属部品も 一義的に検出される。部品接続部の一義的な識別の他に、プリント配線板の順次 走査−平面センサが使用されている場合−は省略され、その結果プリント配線板 を非常に短い時間内で検出可能であることも有利であると見做すことができる。 請求項１記載の思想に対して択一的に、本発明が基礎としている課題は、光セ ンサと、画像処理装置と、部品を除去するための装置とを備え、画像処理装置は 、それが、光センサによって供給される出力信号から、部品の輪郭の座標および 有利には型名を検出しかつ部品を除去するための装置を制御するように、構成さ れており、プリント配線板は加熱されかつ光センサはサーモセンサ、有利にはサ ーモカメラであるようにしたことによって解決される。 この基本思想は、プリント配線板を加熱しかつ−加熱期間における一変化する 熱伝導率に基づいて−プリント配線板の部品および実装されていない面の異なっ た温度を、サーモセンサ、有利にはサーモカメラを用いて部品の輪郭を識別する ために検出することにある。満足できるＳＮ比を得るために、プリント配線板の 温度は周囲の温度を上回っているが、部品の熱による損傷のおそれがない程度に 僅かである。 殊に、部品とプリント配線板との間のコントラストを高くし、その結果部品を 取り除くための装置が画像処理装置によって殆どエラーなしに制御できるように すると有利であることが認められている。２次元動作するサーモカメラが使用さ れる場合、プリント配線板の順次走査は省略される。 殊に、プリント配線板を必要な温度に加熱するためにはんだ浴を用いることが できる。 光またはｘ線または熱線、すなわち赤外線の検出のために使用可能であるセン サでは、基本的に、１次元および２次元の実施例が区別される。面状のセンサが 検査すべき対象物の像を直接発生する一方、ラインセンサは結像すべきプリント 配線板を順次走査しなければならず、それ故にプリント配線板がセンサを通過走 行するか（例えば搬送ベルト上を）またはセンサの前に自動偏向装置が配置され る（スキャナー）。多種類の平面センサから、ドイツ−アメリカ規格（ＣＣＩＲ ）に従ったＴＶ向きのカメラは、１０２４×１０２４個の画素の精度の解像度を 持たせかつそれは比較的安価でありかつ２０４８×２０４８個の画素の比較的高 い分解能および４００Ｈｚまでの高い画像分解周波数を提供する所謂規格外のセ ンサとは区別される。ラインセンサは、８０００個を越える画素および１６０Ｍ Ｈｚまでのデータレートを提供する。これらの装置は、平面センサより著しく複 雑であるが、一定の速度で移動する基板を捕捉検出するために最適に使用するこ とができる。 プリント配線板の順次走査は、平面センサの場合に も有利であることがわかっている。その理由は、今日経済的に得られる実用され ているものは、比較的大きなプリント配線板を唯一の作業工程で検出することは できないからである。順次走査の別の利点は、部品を２回捕捉検出させかつこの ようにして大抵は生じる検出エラーを排除することができる点にある。この方法 によって部品の斜めの観察も可能になりかつ斜めまたは側方に取り付けられた銘 板の検出も簡単になる。 光センサが、デジタル、すなわち明るいおよび暗いの間の異なる出力信号のみ ならず、グレー値を送出する場合、高さプロフィールおよび場合によっては部品 の型名の検出が著しく容易になる。この場合の利点は、一方において、非常に強 く反射する面もまたは非常に弱く反射する面も検査することでき、他方において 部品の反射性をその識別のために用いることができる点にある。 さらに、照明装置の強さを自動的に制御することが望ましい。というのは、極 端に強く反射する部品または極端に弱く反射する部品の輪郭および有利には銘板 も検出可能だからである。 画像処理装置は、それに対して相対的に、部品の座標を求めかつ部品を取外す ための装置を制御するために、基板上に基準点を必要とする。本発明の有利な実 施例において、基板が２つのグリッパによって固定されている２つの当接縁の交 点が基準点として使用され る。この確定によって、搬送または部品の取り外しの際に基板がすべり、ひいて は障害が惹き起こされることが妨げられる。さらに、任意の基板を実装部品の解 体分離することができる。その理由は、一般に、それらは、２つの連続しかつ隣 接する縁の特徴すべてを満たしているからである。 プリント配線板に配設されている部品、殊に半導体は温度に敏感であるので、 実装部品の解体分離過程の期間、常に、プリント配線板のはんだ付け側全体を、 はんだが溶融する温度にさらすことは望ましくない。それ故に、その都度取り除 くべき部品のはんだ付けのみを液化することが提案される。加熱装置は、本発明 の適当な実施例において同様に、画像処理装置によって制御されかつはんだ溢流 または高温の液体ビームまたは赤外線または熱風によって相応のはんだ付けを液 化し、その際これら４つの加熱方法は、その申し分ない配量性能、位置整定性能 および温度の容易な制御性能のためにいずれも適している。 高温の液体を使用する利点は、はんだ付け個所に熱を直接および迅速に伝達で きることにあり、これにより部品は消耗を免れる。この場合、オイルまたはパラ フィンのような燃焼不能なまたは非常に発火しにくい材料が提案され、特別良好 に適しているのはグリセリンである。 部品を取り除く際、固定配線された部品と表面にマ ウントされた部品（ＳＭＤ）とを区別すべきである。固定配線された部品は、殆 どすべてのプリント配線板に存在し、それ故に対応する除去装置はいずれの場合 にも必要である。プリント配線板からＳＭＤを取り除くべき場合、装置は、２つ の異なった、種々に構成されているグリッパおよび加熱素子を有していなければ ない。というのは、表面にマウントされている部品は、通例、固定配線された部 品とは反対の側に相応するその組立て側に固定的にはんだ付けされているからで ある。 第１の工程において、ＳＭＤを除去することが提案される。その理由は、これ らはしばしば温度に敏感な半導体素子を含んでいるからである。はんだ接続は、 それぞれの部品に依存する持続時間の間加熱されかつ溶融されかつ当該部品はは んだ付け側から除去される。加熱のために、熱風、赤外線または高温液体ビーム が適している。その理由は、相応の加熱素子は、部品の形状に無関係に形成され かつ部品のすべてのはんだ付け点を同時に加熱することを可能にするからである 。はんだが溶融した後、加熱装置はグリッパとの衝突を回避するために次の部品 に移動しかつ当該部品の形状に整合されているグリッパが該部品をプリント配線 板から取り除く。このグリッパは別の把持能力が欠けているため、それが部品の 表面を負圧で吸引するように形成されている。 表面にマウントされた部品を取り除いた後、有利には、固定配線された部品の はんだ付けがはんだ付け側から加熱されかつ自己センタリング機能を有するグリ ッパによって捕捉されかつ実装側の方向に引っ張り上げられる。自己センタリン グ特性は、把持工具が浮遊状態ないしばね弾性的に支承されておりかつ把持面を 備えていることによって実現される。この特性によって、画像処理装置に記憶さ れている目標位置とはある程度偏差している場合でも部品は捕捉されることが可 能になる。例えば半径方向の接続線材を有する電解質コンデンサのような２、３ の部品は、その線材においてではなく、部品それ自体においてしか取り除くこと ができない。部品の接続線材が基板のはんだ付け側において曲げ出されるべきで あれば、部品は通例のように除去される。その理由は、障害または部品損傷の確 率はこの場合非常に僅かであり、この変形過程において発生する力は本来の実装 過程の引っ張り力に比べて僅かでありかつ他方において大抵の部品における地か らの加わる点は部品そのものではなくて、部品の接続線材に生じるからである。 取り外された部品を再利用できるようにするもしくは特殊廃棄物容器に引き渡 すために、本発明を、取り外された部品がそれぞれに割り当てられた仕切り空間 に格納されるように構成すると、効果的である。画像処理装置は有利には、最も 頻繁に生じる部品が迅速に 到達し得る仕切り空間に置かれかつ稀にしか生じない部品が到達するのに時間の かかる仕切り空間に格納されるように構成することができる。再利用可能なもし くは特別廃棄物に当たる部品は、所定数の基板の処理が終了した後に、それぞれ の仕切り区間から取り出されかつ引き続く用途に委ねることができる。 経済上の理由から、全部の部品を、画像処理装置によって制御される取外し装 置によってプリント配線板から除去することは採算に合わず、再利用できない部 品を最初プリント配線板の上に残しておく。これらの部品は、次の作業ステップ において、大量処理を行う部品一括除去装置によって除去することができる。こ のために、フライス盤および／またはブラシ装置および／またははぎ取り装置お よび／または穿孔装置および／または吸引装置および／またはかんなとして形成 されている機械的な装置を設けることが提案される。これらの機械的な装置は、 １作業工程において、残っている部品全部をプリント配線板から除去する。これ らの機械的な装置に対して択一的に、レーザ分離装置または化学的な解離装置を 使用することもでき、破砕装置または局所的ないし全面的なはんだ除去装置もこ のステップのために使用可能である。 部品一括除去装置によって取り外された部品は、本発明の別の有利な実施例に おいて、個々の部品を種類毎に別個に再利用に委ねるために、分類される。この 分離により、後の再利用が著しく容易になる。 完全に実装部品の解体分離されたプリント配線板は有利には適当な装置によっ て積み上げられかつ後で細かく砕きかつ利用することができる。 本発明により提案される方法は次の通りである：実装部品を解体分離すべきプ リント配線板を有利には、画像処理装置および取外し装置が部品を一層良好に識 別することができるようにするために、まず洗浄する。洗浄のために、基板を、 浸漬浴内に置くおよび／または超音波によっておよび／またはスプレー方法によ っておよび／または回転ブラシによって洗浄する。この洗浄方法において、環境 保護の理由から、溶剤の使用は断念され、さらに、部品の許容最大温度を上回る ことのないように配慮される。上述の方法のように、材料流に直接結合すること ができる連続的な洗浄方法を使用することが提案される。その後、基板を、適当 な照明装置によって照明しかつ光センサによって順次走査し、センサの出力信号 を、部品の輪郭の座標および型名を検出するために画像処理装置によって処理し 、かつ引き続いて部品を取り除くための装置を制御する。この装置はまず、経済 価値のある、再利用可能な部品および有害物質を含有している部品を取り除きか つそれらを対応する仕切り空間に格納する。 その洗浄後、若干のプリント配線板では、プリント配線板から特別部品を取り 除くことが必要である。こ のことは差し当たり手で行わなければならない。特別部品とは、ここでは例えば 、変圧器、部品が載置されている回路担体およびその他の、自動的に取り除くこ とのできない部品の謂いである。殊に画像処理装置は、部品がプリント配線板に ２次元で配置されていることに依存している。本発明の装置において、この種の 特別部品を自動的に取り除くことはできないが、拡張において可能にすることが できる。 再利用可能な部品の自動的な除去の後に、依然として残る、まだ利用可能な部 品が部品一括除去装置によって除去されかつ引き続いて分類される。完全に実装 部品の解体分離された基板は積み上げられかつ再利用される。 経済価値のある、取外された部品は、その機能に関して検査されかつもう一度 洗浄されかつ、その接点が整えられかつ残りのはんだが取り除かれかつ新たに錫 メッキを施される。それからこれらを、保管しかつ再販売することができる。 本発明のその他の詳細事項、特徴および利点は、本発明の実施例を図面に基づ いて詳細に説明する以下の記述部から明らかである。その際図面において、 第１図は、スポット状のビームを用いる装置の概略図であり、 第２図は、ライン状のビームを用いる装置の概略図であり、 第３図は、複数の、ストライプ状のビームを用いる装置の概略図であり、 第４図は、プリント配線板をｘ線によって透視する装置の概略図であり、 第５図は、プリント配線板の赤外線照射を検出する装置の概略図であり、 第６図は、実装されているプリント配線板の処理ステップの基本ブロック図であ り、 第７図は、表面にマウントされた部品のはんだ付けの加熱を示す概略図であり、 第８図は、表面にマウントされた部品の、基板からの取り外しを示す概略図であ り、 第９図は、固定配線された部品の取り外しを示す概略図であり、 第１０図は、部品一括除去装置を示す概略図である。 第１図において、プリント配線板１に固定されている部品２の光学的な検出が 示されている。照射装置から放射されるビームは、プリント配線板１にほぼ垂直 な角度で衝突する。鏡面反射角度において、プリント配線板１におけるビームス ポットを光センサ４、図示の例ではラインセンサに結像するレンズ５が設けられ ている。センサ４の軸は、反射される光ビームに対してほぼ直交しておりかつ鏡 面反射角度によって形成される平面内に配置されている。プリント配線板は、２ つの面平行な方向における順次ないし分割走査のため にその縁に沿ってシフトされる。 第２図において、照射装置３から出るビームは円柱レンズ６を介してプリント 配線板１の短辺側の縁に対して平行なラインに拡幅される。同様に鏡面反射角度 内に配置されているレンズ５は、反射されたビームを、図示の例では２次元で動 作する光センサ４に結像する。順次走査のために、プリント配線板１は、ライン に対して直交する、面平行な方向においてのみシフトされる。 第３図に図示の装置では、第１図、第２図の場合と異なって、照射装置３によ ってストライプパターンがプリント配線板１上に発生される。これに対してセン サ４およびレンズ５は異なっていない。ストライプパターンによってプリント配 線板１全体が同時に走査される。順次走査は必要ない。照射装置３は、反射され たラインの識別を容易にするために、順次連続するストライプを種々異なった数 および／または幅において放射することができる。 第４図に図示の装置において、プリント配線板１はｘ線を放射する照射装置３ によって透視される。透過された光子はフィルタ８によって光センサ４にさらに 導かれる。測定計算機７に組み込まれている画像処理装置は、吸収されたｘ線に 基づいて部品２の輪郭を検出しかつ図示されていない、部品２を取り除くための 装置を制御する。 第５図では、プリント配線板１ははんだ浴によって加熱される。放出された赤 外線は光学的な平面センサ、すなわちサーモカメラによって検出されかつ測定計 算機に供給される。部品の輪郭は、異なる熱伝導率に基づいて本来のプリント配 線板１とは異なる、より低い温度に基づいて検出される。 第６図に図示のプリント配線板１の実装部品の解体分離は基本的に次のように 経過する。すなわち、電子部品１２、１４、１６を実装されたプリント配線板１ は、第１の処理ステップ１０において洗浄される。引き続き、プリント配線板１ は、適当な、無反射動作する装置によって順次走査される。このセンサ４の出力 信号は、画像処理装置によって、プリント配線板１上の部品１２、１４の位置お よび型名を、輪郭、色、形状および銘板の、データバンクとの比較を行うことに よって計算するために利用される。画像処理装置は次の処理ステップを制御し、 ここにおいて負圧によって動作するグリッパを有する、表面にマウントされた部 品１２に対する除去装置１１によって、該部品がプリント配線板１から除去され る。これらの部品は再使用することができる。次の処理ステップにおいて、ワイ ヤリング（配線）接続部を備えた部品１４が、該部品１４を機械的に捕捉するグ リッパを有する適当な除去装置１３によって除去される。除去分離された、線材 付きの部品１４は、表面にマウントされた部品１２の ように再使用することができるかないし特別廃棄物容器に送られる。プリント配 線板１にはまだ利用できる部品１６しか残っていない。これらは、大量処理を行 う部品一括除去装置１５においてプリント配線板１から除去され、該プリント配 線板１は部品１２、１４、１６が完全に除去されかつ同様に利用することができ る。完全に実装解除された基板１７は積み重ねられかつ利用される。 第７図には、表面にマウントされた部品におけるはんだ付けを液化するための ２つの実施例が示されている。左側に、基板１における部品１２のはんだ付けを 加熱する赤外線１８が示されており、一方右側部分では、熱風源１９がはんだ付 けを液化する。 第８図において、部品１２の表面に固定されて吸引作用を行った負圧吸引器２ ０によって基板１から除去された、表面にマウントされた部品１２が示されてい る。 第９図では、固定配線された部品１４を基板１から除去する方法が示されてい る。はんだ付け２２は、ここでも赤外線１８によって溶融され、次いでグリッパ ２１が部品１４を基板１から持ち上げかつ取り去る。 さらに第１０図には、部品一括除去装置１５が示されている。基板１上の部品 １６のはんだ付けは、赤外線１８によって液化される。その後回転ブラシ２３が 機械的に部品１６を除去し、これらは受け取り皿２４ に集められ、分類されかつ再利用される。 要するに、部品の輪郭のエラーの少ない、迅速な検出並びに経済性によって特 徴付けられる、電子部品が実装されたプリント配線板の自動的な部品の解体分離 装置が提供される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９４年９月８日 【補正内容】 例えば、雑誌Surface Mount Technology，第８版、１９９２年、第６３頁、中 欄および右欄には、電子屑は再利用すべきでなく、物質的に、すなわち熱的また は化学的に処理しなければならないことが述べられている。 ドイツ連邦共和国特許出願公開第３９３４４２４号公報から、際立ったパター ンを検出するためのライン走査装置が公知である。このためにレーザビームが複 数のミラーおよびレンズを介して１平面上に偏向され、その結果レーザビームは この平面に垂直に衝突する。反射されたレーザビームはビームスポット位置検出 器によって評価される。この装置は殊に、ビームスポット位置検出器によって検 出されたパターンを目標値と比較することによって、回路基板の監視のために使 用することができる。この種の装置は、基板の実装を解除するためにそのままで は使用することができない。その理由は、この装置は実装を解除する、すなわち 実装されている部品を基板から取外すための工具を使用することができないから である。さらに、この装置では、部品を分類し、ひいては再利用可能な、価値の ある部品と特別廃棄物に指定されている部品とを区別することができない。この 装置の別の欠点は、煩雑なミラーおよびレンズ装置を必要とすることである。 このことから出発して本発明は、電子部品が実装されているプリント配線板を 自動的に解体分離しかつま だ利用可能な部品を回収するという問題に基づいている。 第６図に図示のプリント配線板１の実装部品の解体分離は基本的に次のように 経過する。すなわち、電子部品１２、１４、１６を実装されたプリント配線板１ は、第１の処理ステップ１０において洗浄される。引き続き、プリント配線板１ は、適当な装置によって順次走査される。このセンサ４の出力信号は、画像処理 装置によって、プリント配線板１上の部品１２、１４の位置および型名を、輪郭 、色、形状および銘板の、データバンクとの比較を行うことによって計算するた めに利用される。画像処理装置は次の処理ステップを制御し、ここにおいて負圧 によって動作するグリッパを有する、表面にマウントされた部品１２に対する除 去装置１１によって、該部品がプリント配線板１から除去される。これらの部品 は再使用することができる。次の処理ステップにおいて、線材接続部を備えた部 品１４が、該部品１４を機械的に捕捉するグリッパを有する適当な除去装置１３ によって除去される。除去された、線材付きの部品は１４は、表面にマウントさ れた部品１２のように再使用することができるかないし特別廃棄物容器に送られ る。プリント配線板１にはまだ利用できる部品１６しか残っていない。これらは 、部品一括除去装置１５においてプリント配線板１から除去され、該プリント配 線板１は部品１２、１４、１６が完全に除去されかつ同様に利用することができ る。完全に実装解除された基板１７は積み重ねられかつ利 用される。 ２．前記照明装置（３）は、プリント配線板（１）の面に対して近似的に直交し 、該プリント配線板（１）にスポット状に衝突する光ビームを発生し、かつ レンズ（５）が、該レンズにより、プリント配線板（１）から反射される光ビー ムが有利には僅かな間隔をおいて前記照明装置の傍らに固定されている、ライン センサである光センサ（４）において結像されるように、取り付けられており、 かつ 前記センサ（４）の軸は、反射される光ビームに対して近似的に直交しておりか つ鏡面反射角度によって形成される平面内に配置されておりかつ プリント配線板（１）は該プリント配線板（１）が２次元に順次走査されるよう に、、前記光センサ（４）および前記照明装置（３）に対して相対的に、面平行 にシフトされるおよび／または光ビームが偏向される 請求項１記載の装置。 ３．前記照明装置（３）は、プリント配線板（１）の面に対して近似的に直交し 、該プリント配線板（１）上にライン状に衝突する光ビームを発生し、かつ レンズ（５）が、該レンズにより、プリント配線板（１）から反射されるライン が有利には僅かな間隔をおいて前記照明装置の傍らに固定されている、平面セン サである光センサ（４）において結像されるように、固定されており、かつ プリント配線板（１）は、面平行に、光ビームのラインに対して直交に、前記光 センサ（４）および前記照明装置（３）に対して相対的にシフトされかつ順次走 査される 請求項１記載の装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＴ，ＡＵ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｚ，ＪＰ，ＫＲ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＫ，ＵＳ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電子部品が実装されたプリント配線板の自動的な実装部品の解体分離装置に おいて、 プリント配線板（１）を照射するための照明装置と、光センサ（４）と、画像処 理装置と、部品（１２、１４）を抽出除去するための装置（１１、１３）とを備 え、前記画像処理装置は、それが、光センサ（４）によって供給される出力信号 から、部品（１２、１４）の輪郭の座標および例えば型名を検出しかつ前記部品 （１２、１４）を除去するための装置（１１、１３）を制御するように、構成さ れている ことを特徴とする装置。 ２．前記照明装置（３）は、プリント配線板（１）の平面に対して近似的に直交 し、該プリント配線板（１）上にスポット状の光ビームを発生し、かつ レンズ（５）が、該レンズにより、プリント配線板（１）から反射される光ビー ムが有利には僅かな間隔をおいて前記照明装置の傍らに固定されている、ライン センサである光センサ（４）において結像されるように、取り付けられており、 かつ 前記センサ（４）の軸は、反射される光ビームに対して近似的に直交しておりか つ鏡面反射角度によって形成される平面内に配置されておりかつ プリント配線板（１）は、該プリント配線板（１） が２次元に順次走査されるように、前記光センサ（４）および前記照明装置（３ ）に対して相対的に、面平行にシフトされるおよび／または光ビームが偏向され る 請求項１記載の装置。 ３．前記照明装置（３）は、プリント配線板（１）の平面に対して近似的に直交 し、該プリント配線板（１）上にライン状の光ビームを発生し、かつ レンズ（５）が、該レンズにより、プリント配線板（１）から反射されるライン が有利には僅かな間隔をおいて前記照明装置の傍らに固定されている、平面セン サである光センサ（４）において結像されるように、固定されており、かつ プリント配線板（１）は、面平行に、光ビームのラインに対して直交に、前記光 センサ（４）および前記照明装置（３）に対して相対的にシフトされかつ 順次走査される 請求項１記載の装置。 ４．前記照明装置（３）は、プリント配線板（１）の面に対して近似的に直交し 、相互に平行である複数のストライプ状の光ビームをプリント配線板（１）上に 発生し、かつ レンズ（５）が、該レンズが、プリント配線板（１）から反射されるストライプ を、平面センサでありかつ有利には僅かな間隔をおいて前記照明装置（３） の隣に配置されている光センサ（４）において結像するように、取り付けられて いる 請求項１記載の装置。 ５．前記照明装置（３）は、順次連続するラインを異なった数および／または幅 において発生する 請求項４記載の装置。 ６．前記照明装置（３）は、順次連続するラインを、その都度２倍の数および半 分の幅において形成する 請求項５記載の装置。 ７．照明装置（３）として、レーザないしレーザダイオードが使用される 請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。 ８．前記照明装置（３）は、プリント配線板（１）の平面に対して有利には直交 して延在するｘ線を放射し、かつ 光センサ（４）は、プリント配線板（１）の、前記照明装置（３）とは反対の側 に配置されている 請求項１記載の装置。 ９．電子部品が実装されたプリント配線板の自動的な実装部品の解体分離装置に おいて、 光センサ（４）と、画像処理装置と、部品（１２、１４）を抽出除去するための 装置（１１、１３）とを備え、前記画像処理装置は、それが、光センサ（４）に よって供給される出力信号から、部品（１２、１４）の輪郭の座標および例えば 型名を検出し かつ前記部品（１２、１４）を除去するための装置（１１、１３）を制御するよ うに、構成されており、プリント配線板（１）は加熱されかつ前記光センサ（４ ）はサーモセンサ、有利にはサーモカメラである ことを特徴とする装置。 １０．プリント配線板（１）ははんだ浴（９）によって加熱される 請求項９記載の装置。 １１．光センサはラインまたは平面センサである 請求項１から１０までのいずれか１項記載の装置。 １２．光センサはプリント配線板（１）を順次走査する 請求項１から１１までのいずれか１項記載の装置。 １３．光センサ（４）はグレー値を検出する 請求項１から１２までのいずれか１項記載の装置。 １４．照明装置（３）は自動的に強さが制御される 請求項１から１３までのいずれか１項記載の装置。 １５．画像処理装置は、それが、プリント配線板（１）が２つのグリッパによっ て固定されている２つの当接縁（位置設定エッジ）の交点を基準点として利用す るように、構成されている 請求項１から１４までのいずれか１項記載の装置。 １６．画像処理装置は加熱素子を制御し、該加熱素子が、部品（２）の接続部の はんだ付け（２２）を局 所的に、プリント配線板（１）のはんだ付け側から、はんだ溢流または高温の液 体ビームまたは赤外線（１８）または熱風（１９）によって短時間、はんだが溶 融する温度にする 請求項１から１５までのいずれか１項記載の装置。 １７．高温の液体として、オイルまたはパラフィンまたはグリセリンを使用する 請求項１から１６までのいずれか１項記載の装置。 １８．部品（１２、１４）を除去するための装置（１１、１３）はグリッパ（２ ０）を有し、該グリッパは部品（１２）を負圧で吸引する 請求項１から１７までのいずれか１項記載の装置。 １９．前記グリッパ（２０）は、プリント配線板（１）のはんだ付け側に配置さ れている 請求項１から１８までのいずれか１項記載の装置。 ２０．前記グリッパ（２０）は、はんだの液化の後および加熱素子の除去後に部 品（１２）上に載着される 請求項１８または１９記載の装置。 ２１．部品（１２、１４）を除去するための装置（１１、１３）はグリッパ（２ ０）を有し、該グリッパは部品（１４）の接続線材または部品（１４）そのもの を機械的に捕捉する 請求項１から２０までのいずれか１項記載の装置。 ２２．グリッパ（２１）は浮遊および／またはばね弾 性支承されておりかつ把持面を備えている 請求項２１記載の装置。 ２３．グリッパ（２１）はプリント配線板（１）の実装側に配置されている 請求項２１または２２記載の装置。 ２４．負圧によって動作するグリッパ（２０）が表面にマウントされた部品（１ ２）を除去し、かつ部品（１４）を機械的に捕捉するグリッパ（２１）は配線さ れた部品（１４）を捕捉し、その際画像処理装置は通例まず、負圧によって動作 するグリッパ（２０）を制御しかつ引き続いて機械的なグリッパ（２１）を制御 する 請求項１８から２３までのいずれか１項記載の装置。 ２５．取り外された部品（１２、１４）に割り当てられた仕切り空間が存在して おり、その際前記画像処理装置は部品（１２、１４）を除去するための前記装置 を、それが除去された部品（１２、１４）それぞれに対応する仕切り空間に格納 するように制御する 請求項１から２４までのいずれか１項記載の装置。 ２６．フライス盤またはブラシ装置（２３）またははぎ取り装置または穿孔装置 または吸引装置またはかんなまたは局所的ないし全面的なはんだ除去装置または 破砕装置またはレーザ分離装置または化学的な解離装置を備えている部品一括除 去（大量処理）装 置（１５）が存在する 請求項１から２５までのいずれか１項記載の装置。 ２７．前記部品一括除去装置（１５）によって除去された部品（１６）を分類す る分類装置（１５）が存在する 請求項２６記載の装置。 ２８．完全に実装解除されたプリント配線板（１７）を積み上げることができる ように構成されているスタック装置が存在している 請求項１から２７までのいずれか１項記載の装置。 ２９．電子部品が実装されているプリント配線板を、請求項１から２８までのい ずれか１項記載の装置を使用して自動的に実装部品を解体分離する方法において 、 プリント配線板（１）を、超音波によっておよび／または浸漬浴においておよび ／またはスプレー方法および／または回転ブラシによって洗浄し、かつプリント 配線板（１）を、照明装置によって無反射照明しかつ光センサ（４）によって順 次走査し、かつ 前記光センサ（４）の出力信号を、部品の（１２、１４）の輪郭の座標および有 利には型名を検出するために画像処理装置によって使用し、かつ 部品を取り除くための装置（１１、１３）が、有害物質を含有している部品およ び経済価値のある部品 （１２、１４）を画像処理装置によって制御してプリント配線板（１）から取り 除きかつ対応する仕切り空間に格納し、一方それぞれの部品（１２、１４）のは んだ付け（２２）を局所的に加熱する ことを特徴とする方法。 ３０．洗浄後、プリント配線板（１）から特別部品、部品が載置されている回路 担体およびその他の、自動的に除去できない部品（１２、１４）を取り除く 請求項２９記載の方法。 ３１．取り除かれた経済価値のある部品（１２、１４）をまとめて機能チェック し、もう一度洗浄し、それらの接点を整えかつはんだ滓を除去しかつ新たに錫を 被せる 請求項２９または３０記載の方法。